一、设计原则与规范依据

钢混凝土组合结构设计需严格遵循国家及行业标准，如《钢结构设计规范》《混凝土结构设计规范》《组合结构设计规范》（JGJ 138-2016）等。设计过程中需确保钢材与混凝土两种材料协同工作，充分发挥各自优势，实现结构安全、经济、耐久的目标。

二、常见结构类型及设计要点

1. 压型钢板-混凝土组合板

• 构造原理：通过压型钢板的凹凸肋与槽纹与混凝土形成整体，钢板作为受拉钢筋，混凝土作为受压区。

• 设计要点：需考虑钢板与混凝土的粘结性能，必要时增设附加钢筋或栓钉；钢板需满足施工阶段作为模板及支撑的要求。

2. 钢-混凝土组合梁

• 抗剪连接设计：根据荷载效应及连接件性能确定连接件数量与布置，确保组合截面在受力时保持整体工作性能。

• 挠度控制：考虑组合梁的挠度折减效应，通过换算截面法计算截面刚度，控制挠度在规范允许范围内。

• 负弯矩区设计：在负弯矩区，混凝土翼板受拉易开裂，需采取增设钢筋、采用预应力技术等措施提高抗裂性能。

• 构造原理：通过抗剪连接件（如栓钉、槽钢）将混凝土翼板与钢梁组合为整体，共同承受弯矩与剪力。

• 设计要点：

3. 型钢混凝土结构

• 型钢与混凝土协同工作：确保型钢与混凝土之间具有足够的粘结力，避免粘结滑移导致结构性能下降。

• 抗震设计：型钢混凝土结构具有良好的抗震性能，设计时需考虑地震作用下的塑性铰形成机制，确保结构具有足够的延性。

• 节点设计：型钢混凝土结构的节点构造复杂，需确保节点区的强度与刚度满足要求，避免节点破坏导致结构失效。

• 构造原理：在混凝土中配置轧制或焊接型钢，形成型钢与混凝土的组合受力体系。

• 设计要点：

4. 钢管混凝土结构

• 钢管约束效应：考虑钢管对混凝土的约束作用，提高混凝土的承载力与变形能力。

• 轴压承载力计算：根据钢管与混凝土的相互作用关系，计算钢管混凝土柱的轴压承载力。

• 局部稳定设计：确保钢管在受力过程中不发生局部屈曲，影响结构的整体性能。

• 构造原理：在钢管内填充混凝土，利用钢管对混凝土的约束作用提高混凝土的抗压强度与变形能力。

• 设计要点：

三、关键设计考虑因素

1. 材料性能与适配性

• 钢材选择：优先采用高强度、延性好的钢材，如HRB400、HRB500级带肋钢筋，满足抗震要求。

• 混凝土设计：根据结构受力等级匹配混凝土强度等级，兼顾耐久性要求。如处于冻融环境的结构，需添加引气剂控制水胶比；沿海地区需提高混凝土抗氯离子渗透性能。

2. 荷载分析与组合控制

• 荷载效应：全面考虑永久荷载、可变荷载及偶然荷载的传递路径与组合效应，确保结构构件的承载力与变形满足要求。

• 抗震设计：严格执行抗震规范，合理控制结构的周期比、位移比，避免扭转效应过大导致薄弱部位破坏。

3. 构造措施与细节处理

• 粘结滑移控制：通过增设抗剪连接件、提高混凝土浇筑质量等措施，减少钢材与混凝土之间的粘结滑移。

• 裂缝控制：对超长结构，需设置后浇带或膨胀加强带，控制混凝土收缩裂缝；大体积混凝土需通过配合比优化降低水化热，避免温度裂缝。

• 耐久性设计：根据环境类别确定保护层厚度，对处于恶劣环境下的结构，需采取防腐、防火等措施提高耐久性。

四、创新技术与工程应用

1. 高性能材料应用

• 超高性能混凝土（UHPC）：与型钢结合形成型钢-UHPC组合梁，具有更高的承载能力与抗裂性能。

• 装配化高性能混凝土：如装配化高性能粗骨料活性粉末混凝土桥面板，实现轻量化与耐久性的双重突破。

2. 新型连接技术

• 短尾环槽高强拉铆钉：具有安装快速、适应宽温度范围等特点，适用于钢与混凝土的连接。

• 摩擦型高强螺栓：用于传递预制钢筋混凝土板与钢梁之间的剪力，提高连接效率。

3. 模块化建筑体系

• MIC、SMC、CMC等模块化建筑体系：通过设计标准化、生产工厂化、施工装配化的全流程体系，提高施工效率与质量。